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Diseño racional de arquitectura porosa hueca de Ni (OH) 2 para sensor de glucosa sin enzimas de alta sensibilidad

Resumen

Ni (OH) 2 Los electrocatalizadores han adquirido mucha atención en la investigación como sustitutos ideales de los metales nobles. Sin embargo, su rendimiento electrocatalítico todavía no puede satisfacer las demandas de las aplicaciones debido a las dificultades en la transferencia de electrones y el transporte de masa. Según el principio cinético, la construcción de estructuras huecas se considera un método eficaz para lograr un rendimiento electrocatalítico excepcional. En este trabajo, Ni (OH) 2 arquitectura porosa hueca (Ni (OH) 2 HPA) se sintetizó simplemente a través de un método coordinado de grabado y precipitación (CEP) para la construcción de sensores de glucosa sin enzimas. Ni (OH) 2 HPA presenta una gran superficie específica (SSA), canales de difusión ordenados y estabilidad de la estructura. Como electrodo de detección de glucosa, Ni (OH) 2 HPA exhibe una eminente electroactividad en términos de alta sensibilidad (1843 μA mM −1 cm −2 ), límite de detección inferior (0,23 μM) y tiempo de respuesta corto (1,4 s). Los resultados demuestran que Ni (OH) 2 HPA tiene aplicaciones prácticas para la construcción de sensores electroquímicos libres de enzimas. El diseño de la estructura hueca también proporciona un método de ingeniería eficaz para sensores de alto rendimiento.

Antecedentes

La detección de glucosa es muy importante en bioquímica clínica, procesamiento de alimentos y monitoreo ambiental. El desarrollo de un método de detección de glucosa rápido y confiable es una demanda urgente para estas aplicaciones [1, 2, 3]. Se han desarrollado muchas técnicas para este propósito, como la resonancia de plasmón superficial [4], el método del reactivo de Fehling [5], el método de rotación óptica [6], la fluorescencia [7] y la electroquímica [8]. Entre estas técnicas, los métodos electroquímicos han atraído más atención debido a su alta sensibilidad, simplicidad, bajo costo y límite de detección extraordinariamente bajo [9].

Es bien sabido que la actividad electrocatalítica del electrodo de trabajo determina el rendimiento de los sensores electroquímicos. Por lo tanto, el diseño de los materiales de los electrodos es vital para los sensores electroquímicos. Recientemente, los hidróxidos de metales de transición han sido ampliamente investigados en este campo debido a las ventajas de grandes reservas, bajo costo y alta actividad derivada del redox de la composición del metal [10]. Normalmente, Ni (OH) 2 fue reconocido como un catalizador ideal para la glucosa debido a la pareja redox (Ni 3+ / Ni 2+ ) en medio alcalino. Aunque los componentes metálicos de Ni (OH) 2 se puede utilizar para restaurar los electrones altamente activos proporcionados por el redox, su actividad catalítica aún no es lo suficientemente alta para satisfacer la producción industrial a gran escala y las necesidades de vida de las personas debido a las dificultades en la transferencia de electrones y el transporte masivo.

Inspirándose en la íntima conexión entre la cinética y las microestructuras (forma, tamaño, componente), los científicos ya han construido diferentes nanomateriales estructurados que son buenos para la dinámica electrocatalítica, ya que las propiedades de los nanomateriales suelen depender de la estructura [11]. La nanoestructura porosa hueca, que posee vacíos interiores bien definidos, alta área de superficie específica (SSA), baja densidad y estabilidad de la estructura, ha atraído un interés creciente en los últimos años [12]. Las cavidades internas disponibles evitan eficazmente la agregación de partículas activas y se adaptan a la tensión estructural acompañada de mediciones de larga duración [13]. De lo contrario, las capas funcionales pueden ofrecer un área de contacto más grande entre el electrolito y el electrodo, proporcionar suficientes sitios activos y reducir la longitud para el transporte tanto de masa como de electrones [14]. Además, la capa delgada porosa también proporciona suficientes vías de difusión para el analito y los productos intermedios, que son buenos para el proceso de transporte masivo [15]. En conclusión, Ni (OH) 2 de alta actividad Los electrocatalizadores se pueden adquirir mediante la construcción de una característica porosa hueca.

En este documento, Ni (OH) cúbico 2 HPA está construido por un Cu 2 Método de plantilla O inspirado en el concepto de coordinar la ruta de grabado y precipitación (CEP) [16]. Para demostrar las ventajas de la arquitectura porosa hueca, evaluamos comparativamente la actividad electrocatalítica de Ni (OH) 2 HPA y Ni (OH) roto 2 HPA (Ni (OH) 2 BHPA) mediante la detección de glucosa. La arquitectura porosa hueca proporciona SSA más grande, rutas de transferencia más ordenadas y una mayor eficiencia de transferencia de electrones en comparación con Ni (OH) 2 BHPA. Por lo tanto, el Ni (OH) 2 preparado El electrodo HPA presenta una mayor actividad electrocatalítica en términos de mayor sensibilidad, límite de detección más bajo y tiempo de respuesta más rápido. Los resultados demuestran que Ni (OH) 2 HPA tiene aplicaciones potenciales para la construcción de sensores de glucosa electroquímicos. Esta sencilla estrategia también proporciona un método válido en el desarrollo de nanomateriales altamente eficientes para sensores electroquímicos.

Métodos / Experimental

Productos químicos y reactivos

Cloruro de cobre (CuCl 2 · 2H 2 O; ≥ 99,0%), cloruro de níquel (NiCl 2 · 6H 2 O; ≥ 98,0%), tiosulfato de sodio (Na 2 S 2 O 3 · 5H 2 O; ≥ 99,0%), polivinilpirrolidona (PVP; M w =40.000) e hidróxido de sodio (NaOH; ≥ 98,0%) se obtuvieron de Chengdu Kelong. Glucosa (Glu .; ≥ 99,5%), lactosa (Lact .; ≥ 98,0%), sacarosa (Sucr .; ≥ 99,5%), fructosa (Fruc .; ≥ 99,0%), ácido l-ascórbico (AA; ≥ 99,7% ), ácido úrico (UA; ≥ 99,0%) y solución de Nafion (5% en peso en una mezcla de alcoholes alifáticos inferiores y agua) se obtuvieron de Sigma-Aldrich.

Síntesis de Ni (OH) 2 HPA

En primer lugar, Cu 2 cúbico O cristales se prepararon siguiendo nuestro trabajo anterior (archivo adicional 1:Figura S1) [17]. Luego, 10 mg de Cu 2 cúbico tal como se preparó Cristales de O y NiCl 2 · 6H 2 Se dispersó O en polvo (4 mg) en una solución mixta de etanol-agua (10 ml, relación de volumen =1:1) mediante ultrasonidos. Posteriormente, se añadieron 0,33 g de PVP en polvo con agitación vigorosa durante 0,5 h. Entonces, Na 2 S 2 O 3 (4 ml, 1 M) se añadió gota a gota al sistema anterior. La reacción se llevó a cabo a temperatura normal (25 ° C) durante 3 h. Finalmente, los productos se lavaron varias veces mediante centrifugación y se secaron a temperatura normal. Ni (OH) 2 El BHPA se obtuvo como muestra de contraste mediante un fuerte tratamiento ultrasónico de Ni (OH) 2 HPA durante 2 h (archivo adicional 1:Figura S2).

Caracterización de materiales

La estructura cristalina y la composición de los productos se midieron mediante difracción de rayos X (XRD; Rigaku D / Max-2400) y espectrómetro de fotoelectrones de rayos X (XPS; ESCALAB250Xi). Las morfologías de los productos se caracterizaron mediante microscopio electrónico de barrido de emisión de campo (FESEM; FEI Quanta 250 y Zeiss Gemini 500) y microscopio electrónico de transmisión de alta resolución (HRTEM; FEI F20). El SSA y la estructura de los poros se analizaron en Brunauer-Emmett-Teller (BET; Belsort-max).

Mediciones electroquímicas

Todas las mediciones electroquímicas se realizaron en una estación de trabajo electroquímica (μIII Autolab). El electrodo de trabajo se prepara vertiendo Ni (OH) 2 impregnado con Nafion. HPA (o Ni (OH) 2 BHPA) se pulveriza sobre un electrodo de carbono vítreo (GCE; 3 mm de diámetro) a temperatura ambiente. Específicamente, se dejan caer 5 μL de la suspensión (1 mg / ml en una solución de Nafion al 0.05%) sobre el GCE pretratado y se secan haciendo fluir N 2 . Se utilizaron una lámina de Pt y un electrodo de Ag / AgCl como contraelectrodo y electrodo de referencia, respectivamente. La actividad electrocatalítica de los electrodos de trabajo se midió mediante voltamperometría cíclica (CV), cronoamperometría (CA) y espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS). Los datos de EIS se recopilaron entre 0,01 y 100 kHz con una amplitud de perturbación de 5 mV.

Resultados y discusiones

Caracterizaciones

El patrón XRD de Ni (OH) 2 productos se muestra en la Fig. 1a. Los tres picos de difracción principales se pueden asignar a (100), (101) y (003) planos cristalinos de β hexagonal. -Ni (OH) 2 (JCPDS nº 14-0117) [18]. La débil intensidad de los picos de difracción se puede atribuir a la baja cristalinidad de los productos. La pureza y composición del Ni (OH) 2 preparado fueron investigados más a fondo por XPS. El espectro de la encuesta (Fig. 1b) muestra picos de O 1s y Ni 2p, revelando la composición principal de los productos. Como se muestra en la Fig. 1c, los picos ubicados en 856.1 eV y 873.7 eV pueden asignarse a Ni 2p 3/2 y Ni 2p 1/2 , respectivamente. Se observa claramente una separación de energía de enlace de 17,6 eV, que es la característica de β -Ni (OH) 2 . Como se muestra en la Fig. 1d, el pico único a 531,2 eV corresponde al enlace Ni-O-Ni en Ni-OH. Al comparar los datos con estudios anteriores de XPS, el Ni y el O presentados se pueden asignar a Ni 2+ y OH - en Ni (OH) 2 , respectivamente [16]. El análisis de XPS y XRD confirma la preparación exitosa de Ni (OH) 2 fase.

un El patrón XRD del Ni (OH) 2 preparado . Los espectros XPS de los productos. b Encuesta. c Ni 2p. d O 1s

La imagen SEM de bajo aumento en la Fig. 2a demuestra una característica cúbica uniforme del Ni (OH) 2 preparado productos. El cubo parcialmente roto que se muestra en la Fig. 2b confirma la característica hueca de Ni (OH) 2 HPA. Además, la capa de Ni (OH) 2 El HPA se construye mediante la agregación de numerosas nanopartículas finas, lo que hace que la cáscara sea áspera y porosa. Las imágenes TEM que se muestran en la Fig. 2c confirman aún más la estructura hueca de Ni (OH) 2 productos. Mientras tanto, no se observa un anillo de difracción significativo en el patrón de difracción de electrones de área seleccionada (SAED), lo que sugiere una baja cristalinidad de Ni (OH) 2 HPA. Este resultado concuerda bien con la observación de XRD. Claramente investigado en la Fig. 2d, el Ni (OH) 2 El cubo hueco tiene una longitud de borde de ~ 600 nm y un grosor de capa de ~ 50 nm. La estructura porosa hueca proporciona grandes cantidades de SSA y canales de difusión, que pueden beneficiar el proceso de difusión masiva, dando como resultado una actividad electrocatalítica satisfactoria.

un , b SEM y c , d Imágenes TEM del Ni (OH) 2 HPA; recuadro de c es el patrón SAED de Ni (OH) 2 HPA. e Fotografías ópticas de la solución de reacción en diferentes momentos después de la adición del grabador. f Imágenes TEM de los productos monitorizados en diferentes tiempos de reacción. g Ilustración esquemática del mecanismo de crecimiento propuesto de Ni (OH) 2 HPA

Los productos preparados en diferentes etapas de reacción se centrifugaron y observaron para realizar el principio de formación relevante. Como se observa en la Fig. 2e, el color del sistema de reacción se vuelve gradualmente verde claro y se generan precipitados al mismo tiempo. Como se muestra en la Fig. 2f, el interior Cu 2 Los núcleos de O se graban gradualmente en octaedro después de la adición de S 2 O 3 2− iones. El Cu 2 Los octaedros finalmente desaparecen con el aumento del tiempo de reacción. Combinado con imágenes TEM, el principio de formación se ilustra en la Fig. 2g. Aparentemente, S 2 O 3 2− iones adsorbidos alrededor de Cu 2 Los cubos O juegan papeles versátiles durante el proceso de formación de Ni (OH) 2 HPA:(i) soluble [Cu 2 (S 2 O 3 2− ) x ] 2−2x El complejo se forma a través de la combinación de Cu + iones y S 2 O 3 2− (reacción (1)) y simultáneamente OH - se liberan iones. (ii) La hidrólisis de S 2 O 3 2− también lanza OH - iones (reacción (2)). (iii) Las reacciones (1) y (2) facilitan la formación de Ni (OH) 2 (reacción (3)) [19]. En cuanto a los factores cinéticos, el OH difuso - iones del interior determinan la formación de Ni (OH) 2 cáscara. Además, el grabado de Cu 2 O se correlaciona con el transporte de S 2 O 3 2− del exterior al espacio interior [20]. Control sincrónico de OH - y S 2 O 3 2− el transporte conduce a la formación de Ni (OH) 2 bien definido HPA.

$$ {\ mathrm {Cu}} _ 2 \ mathrm {O} + x {\ mathrm {S}} _ 2 {{\ mathrm {O}} _ 3} ^ {2 -} + {\ mathrm {H}} _ 2 \ mathrm {O} \ to {\ left [{\ mathrm {Cu}} _ 2 {\ left ({\ mathrm {S}} _ 2 {\ mathrm {O}} _ 3 \ right)} _ x \ right]} ^ {2 -2x} +2 {\ mathrm {O} \ mathrm {H}} ^ {-} $$ (1) $$ {\ mathrm {S}} _ 2 {{\ mathrm {O}} _ 3} ^ {2- } + {\ mathrm {H}} _ 2 \ mathrm {O} \ rightleftharpoons {\ mathrm {H} \ mathrm {S}} _ 2 {{\ mathrm {O}} _ 3} ^ {2 -} + {\ mathrm { O} \ mathrm {H}} ^ {-} $$ (2) $$ {\ mathrm {Ni}} ^ {2 +} + 2 {\ mathrm {OH}} ^ {-} \ to \ mathrm {Ni } {\ left (\ mathrm {OH} \ right)} _ 2 $$ (3)

La curva de isoterma de adsorción-desorción y la distribución del tamaño de poro de Ni (OH) 2 HPA y Ni (OH) 2 BHPA se muestran en la Fig. 3. El SSA de Ni (OH) 2 HPA se calcula en 54,72 m 2 g −1 basado en la curva de desorción, que es mucho más grande que la del Ni (OH) 2 BHPA (10,34 m 2 /gramo). La disminución de SSA se puede atribuir a la destrucción de la estructura hueca y la agregación de las partículas destruidas después del tratamiento ultrasónico. La distribución del tamaño de poro de Ni (OH) 2 HPA y Ni (OH) 2 Ambos BHPA muestran regiones por debajo de 10 nm, lo que revela la presencia de nanoporos entre Ni (OH) 2 nanopartículas. La distribución del tamaño de poro de Ni (OH) 2 HPA (recuadro de la Fig. 3a) muestra dos regiones concentradas de 20 a 40 nm y de 60 a 85 nm, lo que demuestra la presencia de microporos y mesoporos. Los microporos y mesoporos podrían facilitar la difusión de iones a los sitios activos [21]. En el caso de Ni (OH) 2 BHPA (recuadro de la Fig. 3b), una distribución concentrada débil solo se investiga entre 20 y 40 nm, lo que indica que la distribución de poros de Ni (OH) 2 BHPA está parcialmente desordenado. La disminución de SSA y la destrucción del tamaño de poro ordenado pueden provocar dificultades en la cinética, lo que resulta en una actividad electrocatalítica deficiente.

N 2 isotermas de adsorción-desorción de a Ni (OH) 2 HPA y b Ni (OH) 2 BHPA. Inserciones de a y b son las distribuciones de tamaño de poro correspondientes, respectivamente

Mediciones electroquímicas

La actividad electrocatalítica de Ni (OH) 2 HPA y Ni (OH) 2 El BHPA se estudió mediante la detección de glucosa en NaOH 0,1 M. La figura 4a muestra los CV de Ni (OH) 2 HPA y Ni (OH) 2 Electrodos de BHPA con y sin glucosa 0,5 mM. Obviamente, la corriente pico redox de Ni (OH) 2 HPA (curva I) es más alta que Ni (OH) 2 BHPA (curva III) debido a mayor SSA. Tras la adición de glucosa 0,5 mM, las respuestas actuales de Ni (OH) 2 Los electrodos de HPA (curva II) son más altos que Ni (OH) 2 Electrodo BHPA (curva IV). De lo contrario, Ni (OH) 2 El electrodo HPA muestra un potencial de inicio más bajo (0,41 V) que el de Ni (OH) 2 Electrodo BHPA (0,44 V). La mayor actividad electrocatalítica de Ni (OH) 2 El HPA se puede atribuir a una alta tasa de transferencia de electrones, un SSA grande y una estructura de poros ordenada proporcionada por la arquitectura porosa hueca. La electrocatálisis de glucosa en Ni (OH) 2 El electrodo HPA es impulsado por Ni (OH) 2 / NiOOH par redox en medio alcalino sobre la base de las siguientes reacciones [22], y el diagrama esquemático correspondiente se ilustra en el Esquema 1.

$$ \ mathrm {Ni} {\ left (\ mathrm {OH} \ right)} _ 2 + {\ mathrm {OH}} ^ {-} \ to \ mathrm {Ni} \ mathrm {OOH} + {\ mathrm {H }} _ 2 \ mathrm {O} + {\ mathrm {e}} ^ {-} $$ (4) $$ \ mathrm {Ni} \ mathrm {OOH} + \ mathrm {glucosa} \ a \ mathrm {Ni} {\ left (\ mathrm {OH} \ right)} _ 2+ \ mathrm {gluconicacid} $$ (5)

un CV de Ni (OH) 2 HPA (I, II) y Ni (OH) 2 Electrodos BHPA (III, IV) con (II, IV) y sin (I, III) la presencia de glucosa 0,5 mM a 50 mV / s. b Nyquist diagrama EIS y circuito equivalente de Ni (OH) 2 HPA y Ni (OH) 2 BHPA. c CV de Ni (OH) 2 Electrodo HPA a diversas concentraciones de glucosa y d la relación entre la corriente máxima de oxidación y la concentración de glucosa; e CV de Ni (OH) 2 Electrodo HPA a varias velocidades de exploración con glucosa 0,5 mM y f la relación entre la corriente máxima y la raíz cuadrada de las velocidades de escaneo

El diagrama esquemático del mecanismo electrocatalítico

Para confirmar las ventajas cinéticas de la característica porosa hueca, los espectros EIS de Ni (OH) 2 HPA y Ni (OH) 2 Se midieron los BHPA (Fig. 4b). El espectro EIS se caracteriza por un semicírculo en la región de alta frecuencia y una inclinación en la región de baja frecuencia. Como se muestra en el archivo adicional 1:Tabla S1, Ni (OH) 2 El electrodo HPA exhibe una resistencia interna más pequeña ( Rs ) y resistencia a la transferencia de electrones ( Rct ) que Ni (OH) 2 BHPA. Además, la impedancia de Warburg ( Zw ) de Ni (OH) 2 HPA es más grande que el de Ni (OH) 2 BHPA, que indica una tasa de transferencia de masa más efectiva. Las dificultades en la cinética de transferencia de masa de Ni (OH) 2 BHPA se puede atribuir a la destrucción de canales de difusión ordenados y la agregación de los cubos rotos. En conclusión, Ni (OH) 2 El electrodo HPA presenta ventajas tanto en la cinética de transferencia de electrones como en la de masa en comparación con el Ni (OH) 2 BHPA. La figura 4c son los CV de Ni (OH) 2 Electrodo HPA en NaOH 0,1 M con diferente concentración de glucosa a 50 mV / s. La corriente pico de oxidación aumenta linealmente con la concentración de glucosa (Fig. 4d), revelando aplicaciones en sensores electroquímicos de glucosa. Los CV de Ni (OH) 2 En la figura 4e se registró un electrodo HPA con glucosa 0,5 mM a diferentes velocidades de exploración. Como se muestra en la Fig. 4f, la corriente máxima depende linealmente de la raíz cuadrada de las velocidades de exploración, lo que revela un proceso electroquímico controlado por difusión.

Para confirmar el potencial de trabajo optimizado, se consideraron la respuesta actual de la glucosa y la interferencia de AA a diferentes potenciales (Fig. 5a). A partir de los datos estadísticos que se muestran en la Fig. 5b, Ni (OH) 2 El electrodo HPA exhibe una interferencia mínima a AA y una respuesta de corriente máxima a la glucosa a 0,6 V. Por tanto, se seleccionó 0,6 V como potencial de trabajo optimizado. La Figura 5c muestra las curvas de respuesta amperométrica de Ni (OH) 2 HPA y Ni (OH) 2 Electrodos de BHPA a 0,6 V. Ni (OH) 2 El electrodo HPA presenta una respuesta más sensible a la glucosa que el Ni (OH) 2 Electrodo BHPA. La Figura 5d son las curvas de calibración correspondientes de Ni (OH) 2 HPA y Ni (OH) 2 Electrodos BHPA. Para Ni (OH) 2 Electrodo HPA, los resultados muestran una buena región lineal entre 0,08 mM y 1,13 mM. La ecuación de ajuste es y = 0,1296 x + 16.486 ( R 2 = 0,991). Mediante un cálculo preciso, Ni (OH) 2 El electrodo HPA tiene una sensibilidad de 1843 μA mM −1 cm −2 , que es más alto que Ni (OH) 2 Electrodo BHPA (632 μA mM −1 cm −2 ). El límite de detección de Ni (OH) 2 El electrodo de HPA se calcula en 0,23 μM (S / N =3), que es menor que Ni (OH) 2 BHPA (0,67 µM). Como se muestra en el archivo adicional 1:Figura S3, Ni (OH) 2 El electrodo HPA presenta un tiempo de respuesta más corto (1,4 s) en comparación con Ni (OH) 2 Electrodo BHPA (1,8 s). Los rendimientos analíticos de Ni (OH) 2 Los electrodos de HPA se comparan con otros Ni (OH) 2 electrodos basados ​​en electrodos, y los datos se enumeran en la Tabla 1. En particular, Ni (OH) 2 El electrodo HPA presenta una mayor electroactividad hacia la glucosa en términos de alta sensibilidad, bajo límite de detección y respuesta rápida, lo que indica un gran potencial de aplicaciones como electrodo electroquímico de detección de glucosa.

un Respuesta amperométrica de Ni (OH) 2 Electrodo de HPA a diferentes potenciales con la adición de glucosa 0,1 mM y AA 0,01 mM. b La corriente de respuesta de glucosa y AA a diferentes potenciales; c CA de Ni (OH) 2 HPA y Ni (OH) 2 Electrodos de BHPA a 0,6 V con la sucesiva adición de glucosa. d La relación entre la corriente de respuesta y la concentración de glucosa

Interferentes comunes en la sangre humana, incluidos Lact., Suct., Fruct., UA y AA, están involucrados para evaluar la selectividad de Ni (OH) 2 Electrodo HPA [23]. Como se muestra en la Fig. 6a, no se observan más del 3,8% de interferencias para todas las interferencias. La segunda respuesta actual para la glucosa retiene el 98,1% de su primera señal. La Figura 6b muestra la respuesta amperométrica de Ni (OH) 2 Electrodo HPA hacia glucosa 0,1 mM en 2400 sa 0,60 V. La señal de respuesta final aún conserva aproximadamente el 93,5% de sus datos originales, lo que revela una excelente estabilidad a largo plazo de Ni (OH) 2 Electrodo HPA. En la Fig. 6c, respuestas actuales para un Ni (OH) 2 Los electrodos de HPA se probaron diez veces. Las señales muestran una desviación estándar relativamente (RSD) del 4,8%, lo que demuestra una reproducibilidad excepcional. Además, los cinco Ni (OH) 2 Los electrodos HPA exhiben una RSD satisfactoria de 5.3% (Fig. 6d). Ni (OH) 2 El electrodo HPA posee una excelente selectividad, estabilidad satisfactoria y reproducibilidad, demostrando aplicaciones atractivas en sensores electroquímicos de glucosa.

un La medición de la selectividad de Ni (OH) 2 Electrodo HPA a 0,6 V. La glucosa añadida y todas las especies que interfieren son 0,1 mM y 0,01 mM, respectivamente. b La estabilidad de Ni (OH) 2 Electrodo HPA en 2400 s. c Diez mediciones de un Ni (OH) 2 Electrodo de HPA hacia glucosa 0,1 mM. d Respuestas actuales de cinco Ni (OH) 2 Electrodos HPA hacia glucosa 0,1 mM

Conclusiones

Hemos utilizado una estrategia sencilla inspirada en el principio CEP para fabricar de forma controlable Ni (OH) 2 uniforme HPA a temperatura ambiente. Ni (OH) 2 HPA presenta SSA grande, canales de difusión ordenados y alta estabilidad de estructura. Como electrodo de detección electroquímica de glucosa, Ni (OH) 2 HPA presenta una mayor sensibilidad de 1843 μA mM −1 cm −2 , tiempo de respuesta más rápido (1,4 s) y límite de detección más bajo de 0,23 μM en comparación con la muestra rota (1,8 s, 0,67 μM). El Ni (OH) 2 El electrodo HPA presenta un rendimiento de detección electroquímico mejorado hacia la glucosa, revelando una característica prometedora para la aplicación analítica práctica. La arquitectura porosa hueca también se confirma como una estrategia eficaz para obtener electrocatalizadores de alto rendimiento.

Abreviaturas

AA:

ácido l-ascórbico

APUESTA:

Brunauer-Emmett-Teller

CA:

Cronoamperometría

CEP:

Coordinación de grabado y precipitación

CNT:

Nanotubos de carbono

ECF:

Nanofibra de carbono electrohilada

EIS:

Espectroscopia de impedancia electroquímica

FESEM:

Microscopio electrónico de barrido por emisión de campo

Fruc .:

Fructosa

GCE:

Electrodo de carbono vítreo

Glu .:

Glucosa

HPA:

Arquitectura porosa hueca

Lact .:

Lactosa

Ni (OH) 2 BHPA:

Ni roto (OH) 2 HPA

oPPyNW:

Nanocables de polipirrol sobreoxidado

PVP:

Polivinilpirrolidona

Rct :

Resistencia a la transferencia de electrones

Rs :

Resistencia interna

RSD:

Desviación relativamente estándar

SAED:

Difracción de electrones de área seleccionada

SSA:

Superficie específica

Sucr .:

Sacarosa

UA:

Ácido úrico

XPS:

Espectrómetro de fotoelectrones de rayos X

XRD:

Difracción de rayos X

Zw :

Impedancia de Warburg


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